高考物理大一轮复习 专题十二 热学 第3讲 热力学定律 能量守恒课件.ppt

第3讲 热力学定律能量守恒 一 热力学第一定律 1 内容 物体内能的增量 u等于外界对物体做的功w和 物体吸收的热量q的总和 2 表达式 u q w 3 改变物体内能的两种方式的比较 4 温度 内能 热量 功的区别 1 多选 下列说法不正确的是 基础检测 a 物体放出热量 其内能一定减小b 物体对外做功 其内能一定减小c 物体吸收热量 其内能可能减小d 物体吸收热量 同时对外做功 其内能可能增加e 物体放出热量 同时对外做功 其内能可能不变答案 abe 二 热力学第二定律 能量守恒定律 1 热力学第二定律 1 克劳修斯表述 热量不能 地从低温物体传到 高温物体 自动 不引起其他变化 2 开尔文表述 不可能从单一热源吸收热量并把它完全用来做功 而 3 意义 揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性 是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律 4 热力学第二定律的微观实质 微观表述 一个孤立系统在不可逆绝热过程中的熵增量大于零 在可逆绝热过程中的熵增量等于零 意义 熵值越大代表系统越无序 一切自发的宏观过程总是沿着分子热运动状态 性增加的方向进行 2 能量守恒定律 无序 保持不变 能量既不会凭空产生 也不会凭空消失 它只能从一种形式转化为另一种形式 或者从一个物体转移到别的物体 在转化和转移过程中其总量 这就是能量守恒定律 3 两类永动机的比较 基础检测 2 多选 根据热力学定律 下列说法中正确的是 a 电冰箱的工作过程表明 热量可以从低温物体向高温物体传递b 空调机在制冷过程中 从室内吸收的热量少于向室外放出的热量c 科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机d 压缩气体总能使气体的温度升高e 第二类永动机没有违背能量守恒定律答案 abe 考点1 热力学第一定律的理解和应用 重点归纳1 热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的 而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系 2 对公式 u q w符号的规定 3 几种特殊情况 1 若过程是绝热的 则q 0 w u 外界对物体做的 功等于物体内能的增加量 2 若过程中不做功 即w 0 则q u 物体吸收的热 量等于物体内能的增加量 3 若过程的初 末状态物体的内能不变 即 u 0 则w q 0或w q 外界对物体做的功等于物体放出的热量 考题题组 1 2016年江苏淮安二模 如图12 3 1所示 用带孔橡皮塞把塑料瓶口塞住 向瓶内迅速打气 在瓶塞弹出前 外界对气体做功15j 橡皮塞的质量为20g 橡皮塞被弹出的速度为10m s 若橡皮塞增加的动能占气体对外做功的10 瓶内的气体作为理想气体 则瓶内气体的内能变化量为 j 瓶内气体的温度 填 升高 或 降低 图12 3 1 2 2017年吉林实验中学一模 如图12 3 2所示 圆柱形容器内用活塞封闭一定质量的理想气体 已知容器横截面积为s 活塞重为g 大气压强为p0 若活塞固定 封闭气体温度升高11 需吸收的热量为q1 若活塞不固定 仍使封闭气体温度升高1 需吸收的热量为q2 不计一切摩擦 在活塞可自由移动时 封闭气体温度升高1 活塞上升的高度h应为多少 图12 3 2 考点2 热力学第二定律的理解和应用 重点归纳1 在热力学第二定律的表述中 自发地 不产生其他影响 的含义 1 自发地 指明了热传递等热力学宏观现象的方向性 不需要借助外界提供能量的帮助 2 不产生其他影响 的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成 对周围环境不产生热力学方面的影响 如吸热 放热 做功等 2 热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述 都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性 进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 考题题组 3 多选 2016年新课标 卷 关于热力学定律 下列说法 正确的是 a 气体吸热后温度一定升高b 对气体做功可以改变其内能c 理想气体等压膨胀过程一定放热d 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体e 如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡 那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 解析 气体吸热 若同时对外做功 则温度有可能降低 故a错误 改变气体的内能的方式有两种 做功和热传递 故b正确 理想气体等压膨胀过程是吸热过程 故c错误 根据热力学第二定律 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 故d正确 如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡 那么这两个系统彼此之间也一定达到热平衡 否则就不会与第三个系统达到热平衡 故e正确 答案 bde 考点3 热力学定律与气体状态变化的综合 重点归纳气体实验定律与热力学第一定律的结合量是气体的体积和温度 当温度变化时 气体的内能变化 当体积变化时 气体将伴随着做功 解题时要掌握气体变化过程的特点 1 等温过程 理想气体内能不变 即 u 0 2 等容过程 w 0 3 绝热过程 q 0 考题题组 4 2017年潍坊模拟 如图12 3 3所示 在绝热汽缸内 有一绝热轻活塞封闭一定质量的气体 开始时缸内气体温度为27 封闭气柱长9cm 活塞横截面积s 50cm2 现通过汽缸底部电阻丝给气体加热一段时间 此过程中气体吸热22j 稳定后气体温度变为127 已知大气压强等于105pa 求 图12 3 3 1 加热后活塞到汽缸底端的距离 2 此过程中气体内能改变了多少 5 如图12 3 4所示 汽缸a b的长度均为60cm 截面积均为40cm2 c是可在汽缸内无摩擦滑动的 体积不计的活塞 d为阀门 整个装置均由导热材料制成 原来阀门关闭 a内有压强pa 2 4 105pa的氧气 b内有压强pb